Японские физики научились изменять размерность материала с помощью света

Исследователи из Университета Тиба представили супрамолекулярную полимерную систему, способную трансформироваться из одномерной, двумерной и трёхмерной структуры в зависимости от яркости светового излучения. Разработка представляет собой небиологическую систему, которая реагирует на количество поступающей энергии изменением молекулярной организации.

Команда профессора Шики Ягая синтезировала молекулы, объединяющие светочувствительный азобензольный компонент с мероцианиновым ядром, построенным на основе барбитуровой кислоты. После синтеза молекулы самостоятельно формируют одномерные спиральные нановолокна. При обычном освещении происходит естественная трансформация в двумерные нанолисты, представляющие собой термодинамически более стабильную конфигурацию.

При воздействии интенсивного ультрафиолетового излучения двумерные нанолисты возвращаются к исходной форме одномерных линейных нановолокон. Высокоскоростная атомно-силовая микроскопия зафиксировала механизм преобразования: фотоизомеризация азобензольного фрагмента разрушает водородные связи между элементами двумерной структуры. Процесс протекает вдоль определённых граней нанокристаллов, наиболее доступных для светового воздействия.

Слабое ультрафиолетовое излучение запускает альтернативный сценарий трансформации. Просвечивающая электронная микроскопия и атомно-силовая микроскопия показали растворение мелких частиц нанолистов с одновременным вертикальным ростом крупных структур, формирующих трёхмерные нанокристаллы. Этот процесс называется созреванием по Оствальду и заключается в переносе материала с мелких образований на крупные.

Исследование направлено на создание неравновесных молекулярных ансамблей, существующих вне стабильного термодинамического состояния и адаптивно реагирующих на объем получаемой энергии.

Источник: Interestingeng Iineering